تركيب الذرة تاريخها ونشأتها

مفهوم الذرة

تعتبر الذرة من أصغر الأشياء التي يمكن الحصول عليها من المادة ، خاصة عند تقسيمها ، ولا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.
إنها محايدة في الشحنات الكهربائية ، ولكن عن طريق الانقسام ، تكتسب جزيئاتها شحنة كهربائية ، سواء كانت سالبة أو موجبة.
الذرة هي أساس علم الكيمياء وهي أصغر جزء من مكونات المادة التي تتميز بخصائصها الكيميائية المتغيرة.
تدخل الذرات في تكوين أي مادة موجودة على سطح الكون ، حيث يتميز كل عنصر موجود في الجدول الدوري الكيميائي بتكوينه الذري ، والذي يختلف عن باقي العناصر الأخرى.
بالإضافة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي تميزه عن العناصر الأخرى ، فإن هذه الخصائص تعتمد بشكل كبير على الكتلة الذرية للعنصر.
ويعود أصل كلمة atom إلى الكلمة اللاتينية atomos ، والتي تعني غير قابل للتجزئة ، لأن العلماء في ذلك الوقت اعتقدوا أنه لا يوجد شيء أصغر من المادة في هذا الكون ، لذا فهي غير قابلة للتجزئة.
معظم جسم الذرة عبارة عن فراغ يوجد فيه العديد من السحب الإلكترونية الصغيرة التي تدور حول النواة في مساحة صغيرة جدًا ، مقارنة بالحجم الكامل للذرة.

مكونات العنصر

على عكس المعتقدات السابقة ، تتكون المادة من العديد من الأجزاء الصغيرة التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، ومن أهم مكونات المادة ما يلي:

1- البروتونات

إنها مجموعة من الأجسام الصغيرة ذات شحنة كهربائية موجبة تساوي نفس مقدار الشحنة الكهربائية للإلكترون الذري.
بينما تبلغ كتلة البروتونات حوالي 1.673 × 10-27 كيلوجرامًا ، أي ضعف كتلة الإلكترون الذري ، علاوة على ذلك ، يمثل عدد البروتونات العدد الذري لكل عنصر في الجدول الدوري.
تعمل البروتونات على تحديد ترتيب العناصر وموقعها في الجدول الدوري ، وفي نهاية القرن العشرين ، كانت بعض المعتقدات شائعة بين العلماء بأن البروتونات هي جسيمات أولية لا تحتوي على أي شيء بداخلها وغير قابلة للتجزئة.
أدى ذلك ببعض الفيزيائيين إلى البحث عن بنية البروتونات ، حيث قاموا بتصنيفها ضمن الباريونات ، وهي جسيمات صغيرة جدًا تتكون من ثلاث جسيمات أساسية تعرف باسم الكواركات.
حيث توجد هذه الكواركات التي تشكل البروتونات ، اثنان منها في الأعلى وواحد في الأسفل ، وقد اكتشف الفيزيائي رذرفورد البروتونات.

2- النيوترونات

إنها أجسام صغيرة دون ذرية توجد في جميع نوى العناصر الفيزيائية باستثناء عنصر الهيدروجين المشترك ، حيث يوجد بروتين واحد فقط داخل نواتها.
تعتبر النيوترونات ليس لها شحنة كهربائية وتبلغ كتلتها حوالي 1.67493 × 10-27 كجم ، لذا فهي أكبر قليلاً من كتلة البروتونات ، وهي ضعف الكتلة الذرية للإلكترون ، حوالي 1839 مرة.
يُطلق على كل من النيوترونات والبروتونات اسم نيوكليونات لأنها توجد في مساحة صغيرة جدًا تُعرف بالنواة ، ويحتل هذا الفضاء حوالي 99.9٪ من كتلة الذرة.
الاعتقاد السائد بأن النيوترونات كانت كائنات أولية محتفظ بها حتى وضع الفيزيائيون حدًا لهذا المفهوم الخاطئ في نهاية القرن الماضي.
تعتبر النيوترونات في مجموعة الباريونات ، والتي تتكون من ثلاثة كواركات تختلف في ترتيبها عن البروتونات ، حيث يوجد اثنان في الأسفل وواحد في الأعلى.

3- الإلكترونات

إنها جسيمات سالبة الشحنة ، وتعتبر الإلكترونات جسيمات أولية وأساسية لأنها خالية من أي مكون ، فضلاً عن كونها غير قابلة للتجزئة.
اكتشف الفيزيائي طومسون الإلكترونات من خلال دراسته لأشعة الكاثود ، وساعد اكتشاف الإلكترونات في اكتشاف التركيب الذري للنواة.
تدور الإلكترونات في مدارات مختلفة حول النوى المعروفة بمستويات الطاقة ، وتعتبر الإلكترونات من أخف الجسيمات في الذرة.
عندما يخرج الإلكترون من مداره حول النواة ، تصبح الذرة في هذه الحالة حذرة وتسمى أيونًا.
علاوة على ذلك ، توجد الإلكترونات في حالة المادة المعروفة بالبلازما بحرية مع الأيونات دون التقيد بمدارها في مستويات الطاقة.
تصنف الإلكترونات وفقًا لمجموعة الفرميونات التي تم وصف سلوكها بواسطة إحصائية فيرمي ديراك.

4- النموذج الذري

تتكون معظم المواد من جزيئات يسهل فصلها عن بعضها البعض ، وتتكون هذه الجزيئات من مجموعة من الذرات المرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط كيميائية يصعب فصلها عن بعضها البعض.
على الرغم من أن كل ذرة تتكون من مجموعة من الإلكترونات والنواة ، فإن كل منها مرتبطة ببعضها بقوة كهربائية كبيرة ، ومن أجل فصلها عن بعضها البعض ، يجب أن تكتسب الإلكترونات طاقة كهربائية كبيرة من أجل المغادرة. مداره في مستويات الطاقة.

تاريخ أصل الذرة.

في عام 440 قبل الميلاد. افترض الفيلسوف ديموقريطوس أن كل مادة في الكون تتكون من مجموعة من الجسيمات الصغيرة التي لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة وأن هذه الجسيمات لا يمكن تقسيمها.
أطلق ديموقريطوس على هذه الجسيمات اسم الذرة ، بالإضافة إلى حقيقة أن الكون كله يحتوي على عدد كبير من الذرات ، وهي في حالة حركة ثابتة.
تتحد جميع الذرات لتشكل مادة ، لكن لا يمكن أن تتحد مع بعضها البعض.
في ذلك الوقت ، قدم العالم ديموقريطوس نظريته إلى العالم ، لكن تم رفضها ، خاصة من قبل الفيلسوف أرسطو ، الذي كان يعتقد أن كل شيء في هذا الكون يتكون من الماء والهواء والنار.
في عام 1803 ، قدم الكيميائي البريطاني جون دالتون نظريته الذرية ، التي درسها وصاغ فرضياته بعد دراسة أفكار ديموقريطس.
تتضمن نظرية دالتون الفيزيائية أن جميع ذرات العنصر متشابهة ، بينما تختلف العناصر الفيزيائية عن بعضها البعض في الوزن والخصائص الفيزيائية ، وتتكون المادة من اتحاد مجموعة من الذرات معًا.
في عام 1897 ، أظهر الفيزيائي طومسون ، الذي اكتشف الإلكترون ، أن الذرة يمكن تقسيمها ، وفي نفس العام قدم مثالًا لكعكة الزبيب.
حيث يمثل هذا النموذج أن الذرة عبارة عن كرة تحمل شحنات موجبة ، وفيها بعض الجسيمات سالبة الشحنة ، مثل الزبيب المنتشر على وجه الكعكة ، وبالتالي تترك الذرة بشحنة متعادلة.
في عام 1911 ، طور العالم رذرفورد ونشر نظريته الذرية ، والتي تنص على أن الذرة تتكون من نواة صغيرة موجبة الشحنة تدور حولها الإلكترونات السالبة في مساحة صغيرة جدًا ، في حين أن مساحة الذرة فارغة تمامًا.
ثم اكتشف الفيزيائي نيلز بور خصائص الإلكترونات ، وتبعه شرودنجر بتطوير النموذج الكمي للذرة.
بينما أوضح العالم ويرنر أنه لا يمكن تحديد سرعة وموقع الإلكترون في نفس الوقت.

بحجم الذرة

تحديد حجم ثابت للذرة من الأمور التي يصعب تحقيقها ، لأن المسارات الإلكترونية متحركة وليست ثابتة في مكان معين ، لكن هذه المسارات تختلف باختلاف عدد الإلكترونات التي تحيط بها.
علاوة على ذلك ، تم تحويل عدد كبير من الذرات الصغيرة إلى بلورات صلبة صغيرة من خلال بعض الوسائل التقنية المعقدة ، بهدف تقريب نواتين من بعضهما البعض.
يختلف حجم الذرة وفقًا للعناصر المختلفة الموجودة في الجدول الدوري ، لأن هذه المسألة ترجع إلى القوة الجاذبة للشحنات الموجبة الموجودة داخل الإلكترونات ، فكلما زاد عدد الشحنات الموجبة ، زادت قوة الجاذبية للإلكترونات.

الخصائص الرئيسية للذرة.

هناك العديد من الخصائص الرئيسية للذرة ومن خلال هذه الخصائص يمكن تحديد خصائص وسلوك الذرة وهذه الخصائص:

1- العدد الذري

يعتبر العدد الذري من أهم خصائص الذرة ، وهذا الرقم هو عدد الشحنات الكهربائية الموجبة في النواة ، أي عدد البروتونات.
أيضًا ، يمثل الرقم الذري عدد الإلكترونات في الذرة ذات الشحنات الكهربائية المتعادلة ، على سبيل المثال ، الرقم الذري لعنصر الكربون هو 6 ، بينما يحتوي عنصر اليورانيوم على العدد الذري 92.
يرتبط عدد الإلكترونات ارتباطًا وثيقًا بالتفاعلات الكيميائية ، لذا فإن العدد الذري للعناصر مهم جدًا في هذه التفاعلات الكيميائية.

2- الكتلة الذرية

إنها مجموعة من عدد الشحنات الموجبة ، وهي البروتونات ، وعدد النيوترونات في النواة ، مُقاسًا بوحدة كتلة ذرية واحدة ، والتي تساوي نصف كتلة ذرة كربون.
كتلة الذرة أكبر من الكتلة الذرية لأن كتلة الذرة تتكون من كتلة النواة وكتلة الإلكترونات ، وهي قليلة مقارنة بكتلة النيوترونات والبروتونات.

أهم خصائص الذرة.

ومن أهم خصائص الذرة أنها تصل إلى حالة من الاستقرار والاستقرار عندما تفقد أو تكتسب الإلكترونات وعندما تشترك في هذه الإلكترونات.
لا تفقد الذرات أو تكتسب إلكترونات أثناء عملية التفاعل ، خاصة إذا كانت تحتوي على أربعة إلكترونات في مدارها الأخير.
عندما تتفاعل الذرات التي يحتوي مدارها الأخير على إلكترون واحد أو اثنين أو ثلاثة مع ذرات تحتوي على خمسة إلى سبعة إلكترونات في مدارها الأخير ، ستفقد هذه الذرة هذه الإلكترونات لإكمال عملية التفاعل.
أما بالنسبة للذرات التي تحتوي على خمسة إلى سبعة إلكترونات في مدارها الأخير ، فإنها تكتسب إلكترونات عندما تتفاعل مع ذرات أخرى يحتوي مدارها على إلكترون واحد أو اثنين أو ثلاثة.